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1、建筑吊运设备变频调速控制系统2012-5-1416:35:00 《控制与传动》2012第四期石经雪袁和文徐伟锋 供稿 [摘要]简要介绍建筑吊运设备分类和应用;同时结合先进的变频调速和PLC控制技术,对建筑吊运设备中起重机的变频调速控制系统进行设计和应用。 关键词:建筑吊运设备起重机变频调速PLC控制[Abstract]Brieflyintroducedthebuildingliftingequipmentclassificationandapplication;IncombinationwiththeadvancedfrequencycontrolandPLC
2、controltechnology,thearchitectureofthecranehoistingequipmentvariablefrequencyspeedregulationcontrolsystemdesignandapplication.Key:BuildingliftingequipmentcraneFrequencycontrolofmotorspeedPLCcontrol 一、引言 在建筑行业中,吊运技术是一项极为重要的技术。随着我国工程建设向标准化、工厂化、大型化、集成化方向发展,设备吊运的重量越来越重,高度越来越亮,难度越来越大,一个大
3、型设备的吊运,往往是制约工程的进度、经济和安全的关键;同时也是展示企业的技术能力和装备能力。为适应当前形势的发展,吊运设备的种类也越来越多,吊运设备的控制也越来越先进化和智能化,其中变频调速和PLC控制技术在建筑吊运设备得到大量应用。 二、建筑吊运设备 建筑吊运设备按吊运的性质可分为:简单吊运器具:如千斤顶、滑轮组、葫芦、卷扬机、悬挂单轨等;起重机:常用的起重机有流动式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机。建筑吊运设备按结构形式可分为:桥架式(桥式起重机、门式起重机);缆索式;臂架式(自行式、塔式、门座式、铁路式、浮船式等)。 而在建筑行业中使用最多的吊运设备为
4、塔式起重机,其适用于在范围内数量多、而每一件单件重量较小的构件或设备的吊运,并其作业周期长。目前,塔式起重机吊运的能力在3吨至100吨之间,而其臂长能达到40米至80米,所以,塔式起重机常用在使用地点固定、使用周期较长的场合,较为经济。塔式起重机有起升、回转、变幅、运行、顶升、电缆卷放等机构,各个机构的负载特点区别很大。如起升机构为位能负载,负荷不变时为恒转矩,上升时为阻力负载,下降时为动力负载;回转、变幅则主要传递水平负荷,起动、制动时要客服较大的惯性。负载特点不同,在选择电机、确定传动方案和调速方法,操作使用方面也要有不同的要求。同时,由于建筑工地户外条件恶劣
5、,电源质量不佳,外部环境影响大,检查维修较困难,因此对建筑吊运设备电气系统的可靠性即为重要。 三、变频变频控制系统 3.1、变频调速 变频调速器是一种高科技电子电力元器件集成的电机拖动装置,理论上可以无级调速。而且变频调速是从恒转矩到恒功率进行全方位调速,设定一个频率就有一个对应速度,电控系统是以负载工作的实时变化要求为基础进行设计的,因此需要对负载和电机的特性进行全面的计算。频率f≤50Hz时电机以恒转矩的状态运行,频率f>50Hz时电机以恒功率的状态运行。图1中不同频率的机械特性曲线清楚地表明,不同的负载(转矩比)可以有咒种速度运行,完全能够满足轻载高速
6、、重载低速的要求。 3.2、起重机变频调速的硬件选择 (1)变频电机的选择阻等效电阻值;V-制动单元直流工作点电压,一般取700V;Pe-电机额定功率;Kc-制动频度,在桥式起重机中取0.2~0.4;K-回馈时的机械能转换效率,一般取0.7)。 (4)可编程控制器(PLC)的选择 在桥式起重机中,由于各机构的控制档位一般为5档,那么每个机构所需的PLC总点数一般在19~20个点。对一台三个机构的桥式起重机一般所需的总点数在60个左右。 (5)其它电气元器件按有关标准进行选择,在此不作详细说明。3.3、起重机变频调速的电气图设计 现以安川变频器为例,主要
7、说明起重机变频调速部分的电气图设计。起重机起升机构变频调速的电气原理图如图2所示。起升机构变频电机内配有旋转编码器,与安装在变频器内的速度卡连接,构成速度闭环控制。变频器上的S1~S7、SC、MA、MB、M1、M2等控制点和控制电机风扇运行接触器K7及制动器动作接触器K8的线圈控制线路分别与所选PLC的输入、输出及电源点连接,通过PLC内部程序的运行,实现对起升机构变频调速闭环控制。在变频器电源输入端子(R、S、T)和电源之间,配有漏电断路器Q1和AC电抗器。其中漏电断路器Q1的容量为变频器额定电流的1.8倍,感应电流在30mA以上,可以检出对人体有危险的高频漏电
8、流,防止事
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